建筑业10项新技术—地基与地下空间技术 授课课件1

建筑业10项新技术地基基础和地下空间 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术中国建筑科学研究院地基基础研究所衡朝阳2011.8.27 *第一讲提纲灌注桩后注浆长螺旋钻孔压灌桩CFG桩复合地基真空预压法土工合成材料复合土钉墙复合搅拌桩内支撑中国建筑科学研究院 *1、灌注桩后注浆中国建筑科学研究院 后注浆是在成桩后，通过桩身注浆导管及桩端、桩侧处的注浆阀注入水泥浆。适用于各类泥浆护壁和干作业的钻、挖、冲孔灌注桩。 优点 单桩承载力提高40-120%左右，沉降减小30%左右； 可利用注浆钢导管进行桩身完整性超声检测，注浆管可取代等纵向钢筋。 *中国建筑科学研究院 浆液水灰比饱和土0.5～0.7；非饱和土0.7～0.9 注浆压力饱和土层1.5~6.0MPa；风化岩10～16MPa 水泥量：系数ap=1.5～1.8,as=0.5～0.7，n为侧断面数，d为桩径m 注浆流量不宜超过75L／min。 时间成桩2d始，侧底间隔大于2h，先上后下。1.1技术指标 *中国建筑科学研究院1.2工程实例 *2、长螺旋钻孔压灌桩 钻孔压灌桩是采用长螺旋钻机钻孔，利用泵送混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提钻直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成灌注桩。 适用于地下水位较高，易塌孔，且可以钻进的地层。 优点： 有利于环境保护（无泥皮，无沉渣，无泥浆）； 施工速度快，效率高； 质量易保证，单桩承载力高，工程造价较低 *中国建筑科学研究院 砼粉煤灰掺量:宜为70～90kg/m3 砼卵(碎)石最大粒径:不宜大于30mm 砼塌落度:宜为180～220mm 提钻速度:1.2～1.5m/min 充盈系数:1.0～1.2 桩顶混凝土超灌高度:不小于0.3～0.5m 钢筋笼插入速度:1.2～1.5m/min2.1技术指标 *2.2京东方合肥压灌桩现场 *2.3北京顺义医院压灌桩施工现场 *3、CFG桩中国建筑科学研究院 优点： 承载力提高幅度大； 地基变形小； 施工快捷，适用范围广。 CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合形成的高粘结强度桩,通过设置一定厚度的褥垫层以保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。 适用于粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。 *中国建筑科学研究院 桩径：一般350～600mm 桩端持力层：承载力相对较高的地层 桩间距：3～5d 桩身混凝土强度：≥C15 褥垫层 中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，最大粒径不大于30mm， 厚度0.4～0.6d(150～300mm)。3.1技术指标 *4、真空预压法中国建筑科学研究院 真空预压法是在软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖密封膜与大气隔绝，然后通过埋设的滤水管，用真空装置进行抽气，在膜内外产生气压差，变成作用于地基上的荷载。地基土随着等向应力的增加而固结。 适用于软弱粘土地基的加固。 优点：加固效果好，速度快，效率高，也环保。 *中国建筑科学研究院 预压面积：单块10000～30000m2 预压荷载：膜内真空度为80～90kPa； 平均固结度:取80～90% 砂层:渗透系数不低于2×10-2cm/s,厚400～500mm 排水板：穿过软土层，间距0.8～1.3m 密封膜：3层聚乙烯或聚氯乙烯，边部大于加固区6～10m 真空设备真空度80kPa,600～1500m2/台；90kPa,2500～3600m2/台 沉降满足 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求4.1技术指标 *4.2日照港口真空预压 *5、土工合成材料应用中国建筑科学研究院 土工合成材料是以人工合成的高分子聚合物如塑料、化纤、合成橡胶等为原材料，制成的一种新型的岩土工程材料。 土工织物 土工膜 土工特种材料土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工膜袋和土工泡沫塑料等 复合型土工合成材料 适用范围十分广泛。 优点：过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等6大功能及作用。 *中国建筑科学研究院5.1应用实例 *6、复合土钉墙支护中国建筑科学研究院 复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主要有土钉，预应力锚杆，截水帷幕，微型桩，挂网喷射混凝土面层，原位土体等。适用于开挖深度不超过15m的各种基坑；淤泥质土，人工填土，砂性土，粉土，粘性土等土层；多个工程领域的基坑及边坡工程。 优点： 机动灵活，针对性强，适用范围广； 支护能力强，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果； 轻便易实施 *中国建筑科学研究院 预应力锚杆指锚索、锚杆及锚管等； 止水帷幕形成方法有水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、灌浆法、地下连续墙法、微型桩法、钻孔咬合桩法、冲孔水泥土咬合桩法等； 微型桩是一种广义上的概念，泛指这些构件或作法：直径不大于400mm的混凝土灌注桩，受力筋可为钢筋笼或型钢、钢管等；直接打入土中的角钢、工字钢、H型钢等各种型钢，钢管，木桩等；直径或边长不大于400mm的预制桩；在止水帷幕中插入型钢或钢管等劲性材料等。几个技术概念 *7、型钢水泥土复合搅拌桩支护结构中国建筑科学研究院 型钢水泥土复合搅拌桩支护结构通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过重叠搭接施工形成水泥土地下连续墙；硬凝之前将型钢插入墙中，形成复合墙体。 适用于深基坑支护，可在粘性土、粉土、砂砾土使用，目前在国内主要在软土地区有成功应用。 优点：抵抗侧向土水压力，阻水防渗漏；对邻近土体扰动较少，减少施工占地，废土外运量少，施工环保染；工程造价约节省20%～30%。 *中国建筑科学研究院 计算与验算：内力和变形计算、整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、坑底抗隆起稳定性验算、抗渗流稳定性验算和坑外土体变形估算 三轴水泥土搅拌桩的直径：650mm、850mm、1000mm； 内插型钢：H型钢 搅拌桩28d无侧限抗压强度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值:不宜小于0.5MPa 桩的入土深度宜比型钢深:0.5m～1.0m。 桩体与型钢垂直度偏差:不应大于1/200。 桩体达到设计强度，且龄期不小于28d方可基坑开挖。7.1技术指标 *7.2工程应用型钢水泥土桩型钢水泥土桩 *8、工具式组合内支撑中国建筑科学研究院 工具式组合内支撑是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种型钢内支撑结构体系。 适用于周围建筑物密集,相邻建筑物基础埋深较大,施工场地狭小,岩土工程条件复杂或软弱等类型的深大基坑。 优点：施工速度快，支撑形式多样，计算理论成熟，可拆卸重复利用，节省资金。 *中国建筑科学研究院 标准组合件跨度：6m,9m,12m 标准钢支撑直径与壁厚：609mm,800mm,壁厚12mm、14mm,16mm 竖向构件高度：3m,4m,5m； 受压杆件的长细比：不应大于150 受拉杆件的长细比：不应大于200 构件内力监测数量：不少于构件总数量15%。8.1技术指标 *8.2北京地铁9号线白石桥南站 *8.3钢支撑细部之一中国建筑科学研究院 *8.4钢支撑细部之二中国建筑科学研究院 *建筑业10项新技术地基基础和地下空间工程技术中国建筑科学研究院地基基础研究所衡朝阳2011.8.27 *第二讲提纲9逆作法施工技术10爆破挤淤法11高边坡防护12非开挖埋管技术13大断面矩形地下通道掘进技术14盾构施工法15智能化气压沉箱技术16双聚能预裂与光面爆破综合技术中国建筑科学研究院 *9逆作法施工技术 逆作法是地面以下主体结构各层自上而下（相对于传统方法反顺序）施工方法的简称。它借助于地下逐层形成钢筋混凝土梁板的水平强度和刚度，对周边围护结构产生各道支撑作用，来保证内部土方相应逐步下挖的施工方法。 适用于各种岩土工程条件和周边复杂环境条件下的地铁车站、超大超深地下空间施工等。在城市狭窄地段，施工场地有限，周边建筑物林立、道路、管线纵横分布，尤其对地基变形或环境影响限制严格区段，应选择逆作法施工。中国建筑科学研究院 *中国建筑科学研究院①适用性广，可在各种岩土工程和周边复杂环境条件下施工，节约城市有限的土地资源；②可严格限制土层变形，对周边建筑物、管线及道路影响小，有利于环境保护；③施工工序简化，效率提高，工期可缩短；④主体结构代替支撑节约材料，设计合理，可节能减排。⑤施工期间地质灾害发生机率大大降低，⑥社会、环境及经济效益明显；⑦随着开挖深度的变化，各层梁板及柱墙受力不断变化，设计计算工况繁多，施工工序衔接要求非常严格。9.1技术特点 *中国建筑科学研究院1)围护桩(墙)水平变形最大值控制在20mm以内；2)钢管立柱垂直度应严格控制不大于1/600；3)相邻两柱沉降差严格控制不大于0.002L（L为柱间距）4)立柱沉降或隆起最大值控制在10mm以内(；5)周边地表下沉应控制在10mm以内；6)基坑周边地下管线沉降、建筑物沉降、倾斜及裂缝的最大值按权属单位要求进行控制；7)逆作法施工环境稍差，施工时施工人员处于相对封闭状态，因此，应采取积极的采光及有效的通风等技术措施。9.2技术指标 *9.3上海世博550kV变电站逆作法中国建筑科学研究院 *10爆破挤淤法中国建筑科学研究院 爆破挤淤法即通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出，使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内的沉降要求的 施工工艺 钢筋砼化粪池施工工艺铝模施工工艺免费下载干挂石材施工工艺图解装饰工程施工工艺标准钢结构施工工艺流程 。 适用于港口工程的防波堤、护岸、码头等基础处理，公路铁路房建等地处海滩、河滩等开阔地带的地基处理。 *中国建筑科学研究院 在堆石体前沿淤泥中的适当位置埋置药包群，爆后堆石体前沿向淤泥底部坍落，形成一定范围和厚度的“石舌”，所形成的边坡形状呈梯形。 当继续填石时，由于“石舌”上部的淤泥在爆炸瞬间产生的强大冲击力的作用下，产生超孔隙水压力，冲击作用使土的结构发生破坏，扰乱了正常的排水通道，土体的渗透性变差，超孔隙水压力难以消散，土体的强度降低，承载能力在短时间内丧失，因此抛石可以很容易地挤开这层淤泥并与下层“石舌”相连，形成完整的抛填体， 采用爆炸和抛填循环作业，就可用石方置换掉抛填方向前方一定范围内一定数量的淤泥，达到软基处理的目的。10.1技术原理 *11高边坡防护中国建筑科学研究院 对于自然高边坡：通过在坡体内施工预应力锚索、系统锚杆（土钉）或注浆加固对边坡进行处治。 对于堆积体高边坡：堆积体高边坡的加固主要采取浅表加固、混凝土贴坡挡墙加预应力锚索固脚和浅表排水和深层排水降压的加固处理等技术。 适用范围高度大于30m的岩质边坡、高度大于15m的土质边坡、水电站侧岸高边坡、特大桥桥墩下岩石陡壁、隧道进出口仰坡等。 *中国建筑科学研究院 对于自然边坡： 锚索锚固力：500～3000KN。 锚杆锚固力：100～500KN。 喷射混凝土：强度不低于C20。 锚（索）杆固定方式：可采用机械固定、灌浆（胶结材料）固定、扩张基底固定方式，根据粘结强度确定锚固力设计值。 对于堆积体高边坡： 土锚管注浆：M20的水泥净浆，水灰比0.8∶1，注浆压力0.3Mpa以内。 预应力锚索锚固力：500～3000KN； 浅表排水花管直径:50～100mm； 堆积体内设置永久深层排水降压平洞。11.1技术指标 *中国建筑科学研究院11.2都江堰水库高边坡 *12非开挖埋管技术中国建筑科学研究院 非开挖地下管线施工技术是指在地面不开挖沟槽的情况下采用地下顶管或水平定向钻技术铺设、修复和更换地下管道和电缆的施工技术。包括顶管法施工及水平定向钻技术。 顶管施工是借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，这是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。 水平定向钻钻进系统具有导向作用，在楔形钻头到达目的地后，钻头将被换成一个锥形扩孔器，接着在回拉钻杆时将钻孔直径扩大到所需尺寸，再将管道牵引入已扩好的孔洞，在该过程中所有的作用力都在通过钻杆传到钻头。 *中国建筑科学研究院①施工作业不影响地面正常生活、生产及运行，如对交通、建(构)筑物、管线、水流、航运等均无影响。②可以穿越地面障碍物、河流、湖泊等地面无法驻脚施工区域或地段；③可以高精度地控制地下管线的铺设方向、埋深、并可绕过地下障碍物；④施工速度快，适用范围广，经济效益高；⑤可节能减排，属绿色文明施工，有利于保护环境。12.1技术特点 *12.2非开挖埋管技术实例中国建筑科学研究院_1352201264.dwg *13大断面矩形地下通道掘进技术中国建筑科学研究院 大断面矩形地下通道掘进施工技术是利用矩形隧道掘进机在前方掘进，而后将分节预制好的混凝土结构在土层中顶进、拼装形成地下通道结构的非开挖法施工技术。适用于N值在10以下的各类粘性土、砂性土、粉质土及流砂地层。 优点 施工机械化程度高； 掘进速度快； 矩形断面利用率高； 非开挖施工地下通道结构对地面既有运营设施影响小。 地下通道最大宽度6.9m；地下通道最大高度4.3m。 *14盾构施工法中国建筑科学研究院 盾构主要是用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支承环及盾尾三部分组成。也称盾构机。 所谓盾构施工技术，是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在盾构机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而在不扰动围岩的基础上修筑地下工程的方法。 “盾”是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾型钢壳，“构”是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 *中国建筑科学研究院 承受荷载垂直和水平土压力、水压力、自重、上覆荷载的影响、变向荷载、开挖面前方土压力以及其他荷载。 盾构外径盾壳的外径，不考虑超挖刀头、摩擦旋转式刀盘、固定翼、壁后注浆用配管等突出部分。 盾构长度盾构本体长度(LM)系指壳板长度的最大值，而盾构机长度(L1)则指盾构的前端到盾尾端的长度 刀盘扭矩 总推力盾构的推进阻力由下列阻力组成：摩擦阻力或粘结阻力、贯人阻力、开挖面前方阻力、变向阻力、盾尾内的管片和壳板之间的摩擦阻力、后方台车的牵引阻力14.1技术指标 *14.2北京地铁9号线军-东区间盾构法中国建筑科学研究院 *14.3双圆盾构中国建筑科学研究院 *15智能化气压沉箱技术中国建筑科学研究院 智能化气压沉箱施工技术指在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，并向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使在无水的环境下进行无人化远程遥控挖土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度后，在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板，形成地下沉箱结构的新型施工技术。 适用于软土、黏土、砂性土和碎(卵)石类土及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求高。 优点： 可以防止突沉、超沉，且周边地层沉降小，对环境影响小； 相比地下连续墙施工方法，可显著减少围护结构的插入深度，具有可观的经济性。 避免了坑底隆起和流砂管涌现象。 *中国建筑科学研究院 无排气环保螺旋机出土速度：16m3/h 远程遥控自动挖掘机：铲斗容量0.15~0.2m3，并配有专门的远程监视系统 减摩泥浆：钠基膨润土、纯碱、CMC，黏度30~40S，密度1.05~1.08g/cm3 配有专门的人员生命保障系统：工作室在有人状态下氧气含量保持19%~23%，气压小于0.4MPa，人员在高压常压环境之间转换有专门操作规程并有各种故障的应急预案，防止减压病的发生15.1技术指标 *气压沉箱工法(PneumaticCaissonMethod) 桥梁深基础 地下泵房 盾构工作井 地下水池适用范围 港湾构筑物 污水处理设施 地下隧道利用气压平衡箱外水压力，使沉箱底土体在无水状态下进行挖土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度，最后在沉箱结构面底部填充混凝土的一种工法。15.2技术原理 * 背景工程：轨道交通7号线工程12A标段 气压沉箱：浦江南浦站～浦江耀华站区间中间风井工程采用气压沉箱工法施工 风井结构：全埋地下四层结构，平面尺寸为25.24m×15.6m，深度约29米，地下一层设外挂风道 地理位置：浦东上海浦东钢铁（集团）有限公司耀华支路上钢三厂的材料堆场内15.3上海市轨道交通7号线工程12A标段 * *第一次下沉、加压施工流程 * *继续接高、下沉施工流程 *施工流程封底施工 采用无人化封底技术 底板上需预埋导管 采用自流平自密实混凝土，泵车浇筑 * *16双聚能预裂与光面爆破技术中国建筑科学研究院 双聚能预裂与光面爆破综合技术是将聚能爆破应用于预裂爆破和光面爆破的最新爆破技术。适用于水利水电、矿山、交通、房屋建筑、风电、核电等建筑行业各种岩性岩石的轮廓控制爆破设计与施工。 优点 最大限度提高药柱爆炸的成缝能量； 减小了对保留岩体的爆破危害并提高了保留岩体的稳定性和安全度； 提高了半孔残留率,爆后没有爆破再生裂隙； 节能环保，降低施工成本50%以上。 *中国建筑科学研究院 使用国家专利产品——双聚能预裂与光面爆破专用装置。可按《双聚能预裂与光面爆破综合技术施工工法》YJGF078施工。 采用“聚能预裂与光面爆破综合技术”可以达到以下技术指标。 爆破孔距可以增大2～3倍。 保留岩体的建基面以下40cm范围内，爆后波速最大衰减只有4%，远低于国家 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求。 半孔残留率远高于国家规范要求并且爆后残留半孔没有爆破再生裂隙。 施工成本降低50%以上。 节省能源消耗50～60%、造孔矽尘大量减少有利于环境保护。技术指标 *谢谢大家！中国建筑科学研究院 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *